Werden Quantencomputer irgendwann auch bei uns Zuhause stehen?

[ExtremBenutzer]

Ich kann mir vorstellen das jeder Mensch in der Zukunft eine kleinere Version von dem Teil am Handgelenk trägt.

 

[Burki73]

Wenn man aber manches genauer betrachtet, hat sich in den letzten Jahrem im PC Bereich wenig getan.
Klar, es wurde alles mehr, schneller und so. Aber im Prinzip hat sich vom Intel 286 , oder wie die alten Dinger hiessen zum heutigen Intel I 5 11400 grundlegend wenig geändert.

Neuere CPU Generationen tun eigentlich das, was die älteren taten, nur eben schneller. Irgendwann ist das Prinzip doch ausgelutscht.

Quantencomputer sind eben mal anders, sie funktionieren anders, nach anderen Prinzipien. Um die in näherer Zukunft massentauglich zu machen, paart man sie vieleicht mit anderen CPUs, die für alltägliches genutzt werden.

Ähnliches fiel mir auf beim Video.
Also ganz früher gabs 40x20, Heute ist man bei 4/8 K im Markt. Da überlege ich, ob das fast ins unendliche erweitert werden kann? Die Technik dahinter, also die Elektronik rechnet eben immer mit Punkten / Pixeln. Das wird immer mehr. Aber irgendwann rechnen andere Elektronische Teile vieleicht anders als bisher, so Linear oder wie das bisher heisst.

 

[M-7MkF7-D]

vor 50 Jahren hat auch keiner geglaubt das wir heute Hochleistungsrechner mit uns herumtragen oder konnte sich vorstellen für was man die überhaupt brauchen könnte.

Gut, Kirk hat damit weder CandyCrush gespielt noch Selfies auf allen möglichen Planeten gemacht.

Spoiler: Lookatme

 

[Baal Netbeck]

Du musst den Quantenzustand, möglichst lange am Stück, halten.

Dazu sind Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt nötig.

Sowas wird man auch in 100 Jahren nicht so klein fertigen können.... Die Kühlung selbst braucht eine gewisse Größe... Und jeder Versuch Messungen zu machen ist ein Eingriff, der dem entgegen steht.
Und ich sehe auch nicht den Sinn... Die Ergebnisse sind ja nicht eindeutig.

Aber eventuell kann man damit ganz toll krypto Mining machen, und bald sind die ausverkauft und für 2000000 bei ebay zu haben.

 

[DonConto]

There is no reason anyone would want a (quantum) computer in their home.

 

[DarkInterceptor]

Und jeder Versuch Messungen zu machen ist ein Eingriff, der dem entgegen steht.

ist das dann die geschichte mit dem experiment das anderes ausgeht sobald man es beobachtet? dazu hat Herr Lesch mal was erzählt.

 

[wern001]

Der letzte große Sprung war als bei der Fertigung von Aluminium auf Kupfer umgestellt wurde. Zur Zeit wird doch nur versucht mit brachialer Gewalt mehr Rechenleistung raus zu holen oder schneller zu werden. PCI-E 4 brauch sogar wieder einen Chipsatzkühler GPUs verheitzen bis zu 400Watt CPUs ohne Probleme 300 Watt und mehr. Die sollen mal den Stromverbrauch bei aktueller Leistung auf 150 Watt oder so drücken.

Vielleicht wird das nächste sein Diamant statt Silizium als Trägermaterial. Diamant leitet Strom deutlich schlechter als Silizium und Wärme deutlich besser.

 

[feidl74]

Erst vor kurzem wurde der erste Quantencomputer in Deutschland vorgestellt. Würde es Sinn machen so etwas auch für den Otto Normalverbraucher zu machen oder wird das Exklusiv für Jobs genutzt werden? Solche Quantencomputer werden ja immer sehr gelobt weil sie wohl extrem viel schneller sind und enormes Multitasking haben.

schnell ist eine menschliche bezeichnung. quanten können ihren ladungszustand von jetzt auf gleich ändern oder sogar beide ladungszustände, zur gleichen zeit haben, oder eben gar keinen. das ist ein wesentlicher unterschied, zu den herkömlichen "CPUs", und verschafft ihnen somit einen sehr großen vorteil. da wir aber über quanten immer noch sehr wenig bis gar nichts wissen, bleibt abzuwarten inwieweit bzw bis in welche größenordnung, mensch, das beherrschen kann.

 

[Askedos]

Wenn man doch eines aus der Vergangenheit gelernt haben sollte, dann das es keinen Sinn macht bei solchen Sachen aussagen zu treffen die mehr als 5 Jahre in der Zukunft liegen. Es hieß schon unzählige Male dass man nun eine Grenze erreicht, dann kam Kupfer, dann low-k Materialien und jetzt Cobald (oder wird das schon genutzt?). Oder Fertigungsverfahren werden besser bzw. einfach notwendig, siehe EUV-Litho. Das war auch Jahrzehnte in der Entwicklung und jetzt ist es einerseits marktreif und andererseits muss man den Schritt aus Kostensicht gehen um kleinere Strukturen herstellen zu können.
Sprich es ist einfach nicht möglich zu sagen, was in 5, 10, 20 Jahren noch alles gefunden und erfunden wird. Sei es Fertigungstechnisch, Materialtechnisch etc.

Zu Quantencomputern: Ich würde sagen, dass steckt noch nicht einmal in den Kinderschuhen. Es geht eben in Laborumgebungen und in speziellen Anwendungen bringt es heute bereits Vorteile. Nicht mehr und nicht weniger.

 

[KnolleJupp]

Ich fasse mal zusammen was ich schon in anderen, ähnlichen Threads geschrieben hatte:

Wie könnte eine Entwicklung, in die Zukunft interpoliert aussehen?

Irgendwann ist die Miniaturisierung zu Ende und kommt an eine natürliche, physikalische Grenze, weil dann auf atomarer Ebene Effekte auftreten, die ein Funktionieren solcher elektrischer Schaltungen unmöglich machen. Das hat dann auch nichts mit den eingesetzen Materialien oder der Fertigungsart zu tun. Man kann Transistoren eben nicht unendlich verkleinern.

Um das Problem zu umgehen, sehen wir seit Jahren die Tendenz zur Parallelisierung. Statt einem Rechenwerk finden wir heute 8, 16, 32 und noch mehr Cores auf den CPUs.
Das bringt aber nur dann einen Geschwindigkeitsvorteil, wenn die Software auch in der Lage ist ihre Aufgaben in mehrere, parallele Threads aufzuteilen. Das ist je nach dem nicht immer möglich.

Irgendwann muss man sich von der altehrwürdigen x86 Architektur verabschieden und was völlig neues entwickeln, was dann schon in sich eine Leistungssteigerung ergibt, unabhängig von der Strukturgröße.
Nur würde das bedeuten das die heutige Software da nicht mehr drauf laufen würde.

Dann ist natürlich die Frage wie schnell ein Computer überhaupt sein muss. Denn die Software muss am Ende in der Lage sein die Leistung auch auszunutzen.
Ein Auto das 500km/h fahren würde, könntest du im Alltag nicht ausfahren. Da muss dann auch alles drum herum passen.

Und für Spezialaufgaben wird es spezialisierte Systeme geben, die weniger breit ausgelegt sind in ihrem Anwendungsbereich.

Quantencomputer, die mit Qubits rechnen, eignen sich z.B. hervorragend zur Faktorisierung von Zahlen (z.B. Cryptographie) oder für Such-Algorithmen. Für normale Aufgaben sind sie schlicht ungeeignet.
Auch weil Quantencomputer prinzipbedingt nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein korrektes Ergebnis berechnen.

Oder GPGPU ist so ein Spezialfall, in dem Grafikprozessoren zur Berechnung eingesetzt werden. Diese sind prinzipbedingt aber auch nur für ein begrenzes Aufgabengebiet brauchbar.

Das Mooresche "Gesetz" ist keine physikalische Gesetzmäßigkeit, sondern eine grobe Faustformel, abgeleitet aus der bisherigen Mikroprozessor-Entwicklung.

Was die Leistungsfähigkeit unserer heutigen Rechnersysteme auch einschränkt, ist ihr Prinzip des Sequentialismus. Alles läuft intern über gemeinsame Bussysteme, die irgendwann am Limit sind.
z.B. die Anbindung der CPU an den Arbeitsspeicher oder an den Chipsatz. Dort noch höhere Geschwindigkeiten zu ermöglichen, ist nicht ganz einfach.
Das PCIe 4.0 auf älteren Platinen nicht sauber läuft, ist ein Beispiel dieses Flaschenhalses.

Wir brauchen also zukünftig bzw. langfristig nicht nur eine ganz neue Prozessorarchitektur, ohne das alte und bremsende aus Kompatibilitätsgründen immer wieder mitzuschleppen,
sondern auch einen neuen, moderneren Aufbau eines Rechnersystems.

Zudem geht es immer weiter weg vom heimischen Rechenapparat, hin zu Server-/Cloud-basierten Systemen, die Vernetzung spielt eine immer größer werdenden Rolle.
Rechner zu Hause verkommen immer mehr zu reinen Wiedergabesystemen.

Quantencomputer stellen eine viel zu spezialisierte Rechnerform dar. Es wird sinnvolle Anwendungen dafür geben, aber einen Bedarf für Jedermann zu Hause sehe ich nicht, auch in Zukunft nicht.
Da sehe ich ehr das wir vom Rechnen im Binärsystem weg kommen und andere Rechensysteme (Oktalrechner o.ä.) entwickeln.

Quantencomputer sind - wie ich schon ausführte - nicht für allgemeine Aufgaben, wie sie z.B. dein Rechner zu Hause erledingt, geeignet.
Sie können wenige bestimmte Rechenoperationen um ein Vielfaches schneller durchführen als herkömmliche Rechner, versagen aber bei anderen, banalen Dingen völlig.
Quantencomputer werden kein zukünftiger Ersatz für "Personal Computer". Außerdem würde ich keinen Rechner haben wollen, der nur zufällig richtig rechnet...

Und was Quantencomputer angeht, so können sie - eine ausreichende Ausbaustufe vorausgesetzt - z.B. Verschlüsselungen in Stunden knacken, wo normale Rechner Jahrzehnte rechnen müssten...
Achtung, dass gilt nur für asymmetrische Verschlüsselungsverfahren. Bei symmetrischen Verfahren, z.B. AES, würde sich die notwendige Rechenzeit höchstens halbieren.

 

[feidl74]

ann low-k Materialien und jetzt Cobald (oder wird das schon genutzt?

cobalt wird schon länger verbaut in der halbleiterindustrie, aber nicht nur da^^

 

[BeBur]

Es ist schwer zu vermitteln, aber ein Quantencomputer ist kein "Computer" im eigentlichen Sinne, dem man mit normalem Maschinencode füttert und am Ende kommt ein erwartetes, Deterministisches Ergebnis raus wie wir es von Computern gewohnt sind.

Grundsätzlich ginge das, man fasst dabei mehrere (hunderte/tausende) physikalische Gates zu feherkorrigierende logische Gates zusammen und kann (afaik) letztendlich Fehlerraten von herkömmlichen CPUs erreichen.

Wir sind aktuell aber noch auf dem Level "Glühbirne" während die meisten an Level "Atomkraftwerk" denken. Es ist noch nicht einmal klar, ob Quantencomputer wie wir sie gerne hätten überhaupt grundsätzlich möglich sind, es fehlt noch Jahrzehnte an Grundlagenforschung. Man siehe nur mal das Thema "kalte Fusion", wo man sich letztendlich darauf verständigen musste, dass das wohl nichts werden wird mit der unerschöpflichen, sauberen Energie. Das selbe Schicksal könnte auch Quantencomputern noch bevorstehen, da die physikalischen Schwierigkeiten exponentiell mit jedem Qubit ansteigen.
Dann sehen wir das, was einige hier ein wenig skizziert haben: Quantencomputer im kleinen Rahmen für hochspezialisierte Aufgaben, aber nichts was ernsthaft mit tausenden Qubits operiert und also unsere Verschlüsselungen problemlos knackt.

Rechner zu Hause verkommen immer mehr zu reinen Wiedergabesystemen.

Da sehe ich auch die Zukunft, Computer werden aus den Wohnungen und Häusern verschwinden, in einer Welt wo Low-Latency-Internet allgegewnärtig ist hast du deine Brille (AR/VR) oder ein ähnliches Gerät und verwendest das einfach.

 

[Mircosfot]

tja, wenn man mal zurück denkt, mit welcher technik die damals zum ersten mal auf den mond geflogen sind-jedes heutige smartfone ist besser als die damalige technik.

Lol, du glaubst wir waren auf den Mond?

 

[Rickmer]

Bis wir irgendwas das Qubits benutzt zuhause stehen haben muss sich die Technologie nochmal grundlegend ändern wie der Sprung von der Vakuum-Röhre zum Transistor.

Grund ist, dass ein Qubit wie aktuell gebaut auf nahezu 0K gekühlt werden muss. Das braucht einen extrem aufwendigen Kühlapparat - das stellt man sich nicht einfach mal zuhause hin.

 

[Autokiller677]

Ich kenne bisher keine Lösung (und auch kein Konzept von "mit viel Entwicklung könnte man es so schaffen") für eine fundamentale, physikalische Hürde: Aktuelle Quantencomputer kühlen den eigentlich Qubit-Chip massiv runter, um die Quantenzustände stabil halten zu können. Bei allem, was auch nur annährend Raumtemperatur hat, ist bisher das durch die Temperatur induzierte Rauschen in den Energiezuständen so groß, dass es nicht möglich ist, einen QuBit stabil in einem Energieniveau zu halten. Wählt man die Abstände der Energieniveaus größer (was für sich nicht einfach ist, sondern massive Entwicklung für ein korrekt dotiertes Material braucht, sofern man es überhaupt schafft) handelt man sich einen Haufen andere Probleme ein, das erste ist, dass man dann viel mehr Energie braucht, um den Zustand des Bits zu ändern und damit mehr Abwärme hat, was wiederum die Temperatur treibt...

Ähnliches Problem haben auch Supraleiter. Da hat man mittlerweile ein paar Materialien gefunden, die man als "Hochtemperatur" Supraleiter bezeichnet. "Hochtemperatur" ist aber immer noch -80°C. Gut, gibt auch ein paar, die drüber liegen, sogar bis 14°C hoch - da braucht man dann aber extreme Drücke (10GPa und mehr) um den Supraleitungszustand zu halten.

Von solchen Temperaturen ist man bei Quantencomputern aber noch weit entfernt. Da ist aktuell eher ein sauteurer He3-He4-Mischkryostat Stand der Technik, weil eine "übliche" He4 Kühlung mit 4,2K nicht ausreicht.
https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/analyse-von-materialien/kuehlung/kuehlen-mit-gas/

 

[feidl74]

Lol, du glaubst wir waren auf den Mond?

du denkst, das war nen hollywood klassiker? was würde denn dagegen sprechen?
die ägypter haben auch ganz ohne PC/CPU oder simluationen, pyramiden gebaut.
die haben ihre CPU im kopf genutzt.
achso das waren bestimmt ausserfrisische...^^

 

[KnolleJupp]

Na ja, die Rechner, die damals beim Mondflug-Programm eingesetz wurden, unterscheiden sich am Ende nicht von unseren heutigen Rechnern, außer in der Leistungsfähigkeit.
Dazu muss man auch bedenken das die Bordrechner nur wenige Aufgaben erledigen mussten und die großen, aufwändigen Berechnungen am Boden, auf riesigen, hallengroßen Rechnern durchgeführt wurden.

Die Entwicklung von Quantencomputern kann man ein wenig mit der Entwicklung der Kernfusion vergleichen. Seit Jahrzehnten heißt es: "in 20 Jahren ist es so weit". Das hat man vor 30 Jahren gesagt, vor 20 Jahren, vor 10 Jahren, heute...

 

[Autokiller677]

Wobei es bei Quantencomputern aktuell schon gut voran geht. Ich hab ~2015 noch ein Seminarpaper dazu im Studium geschrieben, da gabs außer ein paar PCs mit wenigen Qubits (<10) und ein bisschen Proof of Conecpt in der Forschung noch quasi nix. Heute gibt's gleich von mehreren Anbietern Möglichkeiten, übers Internet Rechenzeit auf einem System zu buchen und da was auch immer auszuprobieren. Das ist schon ein ordentlicher Sprung.

Dass es am Ende länger dauert als geplant - so ist Forschung halt. Kernfusion ist da ein extremes Beispiel, meist geht es (wenn auch mit Verzögerung) schon schneller.

 

[Askedos]

cobalt wird schon länger verbaut in der halbleiterindustrie, aber nicht nur da^^

Ich habe es nicht genau im Kopf aber bei dieser Anwendung meine ich gelesen zu haben hab es bisher Probleme mit Cobalt.

@rest: Ich würde nicht zwangsweise die Kühlung als größtes Problem sehen. Supraleitende Materialien mussten bei ihrer Entdeckung auch auf wenige K gekühlt werden und mittlerweile sind wir bei weit höheren Temperaturen angekommen

 

[Autokiller677]

@Askedos: Auf Supraleiter bin ich ja extra schon eingegangen. Weit höher ist halt immer noch über 100K von dem entfernt, was man für einen normalen Heimbetrieb so bräuchte. Und Supraleiter haben noch den vereinfachenden Vorteil, dass man da nicht einzelne Energieniveaus noch gezielt manipulieren will, sondern einfach nur das Gesamtsystem in den entsprechenden Quantenzustand bringen will und gut ist.

Die Anforderung, einzelne Quantenzustände noch gezielt & stabil einstellen zu können, mit geringem Energieaufwand, ist nochmal ein ziemlich dickes Brett.